三荆沟水文地质类型划分.docx
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三荆沟水文地质类型划分
山西煤炭运销集团三元古韩荆宝煤业有限公司
矿井水文地质类型划分报告
山西煤炭运销集团三元古韩荆宝煤业有限公司
2011年02月
山西煤炭运销集团三元古韩荆宝煤业有限公司
矿井水文地质类型划分报告
编制单位潞安环能公司地质勘查大队
编制人员董宁波郝晓龙
审核闫康新
总工程师姬炳忠
队长李为民
山西煤炭运销集团三元古韩荆宝煤业有限公司
2011年02月
目录
前言1
第一章矿井及井田概况3
第一节矿井及井田基本情况3
第二节位置与交通4
第三节地形地貌7
第四节气象、水文7
第五节地震8
第六节矿井排水设施能力现状8
第二章以往地质和水文地质工作评述12
第一节勘查阶段地质和水文地质工作评述12
第二节地震勘探及其它物探工作评述13
第三节矿建生产阶段地质和水文地质工作评述14
第三章地质概况16
第一节地层16
第二节构造20
第三节岩浆岩22
第四章区域水文地质24
第一节区域水文地质概况24
第二节区域含水层及隔水层27
第三节区域地下水补给、径流与排泄29
第五章矿井水文地质31
第一节井田边界及其水力性质31
第二节含水层及隔水层31
第三节矿井充水条件33
第四节井田及周边老窑水分布38
第五节矿井充水状况39
第六章矿井受水害影响及防治水难易程度评价41
第一节矿井受水害影响程度评价41
第二节防治水难易程度评价42
第七章矿井水文地质类型划分及防治水工作建议43
第一节矿井水文地质类型划分43
第二节防治水工作建议45
附图
顺序号图号图名比例尺
113号煤层充水性图1：
5000
22矿井涌水量与降水量、采空面积、产量间关系曲线图
33矿井综合水文地质图1：
5000
44矿井综合水文地质柱状图1：
500
55矿井水文地质剖面图1：
2000
66矿井防治水设施分布平面图1：
5000
77矿井水害预测图1：
5000
88矿井排水系统图1：
5000
附件
1、报告编制委托书
2、编制单位承诺书
3、采矿许可证
4、地质勘查资质证书
前言
煤矿重特大水害事故仅次于瓦斯，为了煤矿安全生产，进一步规范煤矿防治水工作，有效防治矿井水害，国家安全生产监督管理总局令第28号颁发了《煤矿防治水规定》，要求自2009年12月1日起施行。
《煤矿防治水规定》第十二条矿井应当对本单位的水文地质情况进行研究，编制矿井水文地质类型划定报告，并确定本单位的矿井水文地质类型。
其后国家安全监管总局国家煤矿安监局以安监总煤调[2009]233号文下发了《关于学习贯彻落实煤矿防治水规定的通知》，要求煤矿企业根据井田内受采掘破坏或者影响的含水层及水体、井田周边老空水分布状况，矿井涌水量或者突水量分布规律，井工开采受水害影响程度及防治水工作难易程度，编制矿井水文地质类型划分报告，确定矿井水文地质类型，并依据类型制定防治水措施。
为贯彻落实《煤矿防治水规定》，深化认识矿区水文地质条件，达到安全生产的目的，受山西煤炭运销集团三元古韩荆宝煤业有限公司委托，山西潞安环能公司地质勘查大队承担了《山西煤炭运销集团三元古韩荆宝煤业有限公司矿井水文地质类型划分报告》的编制任务，经过项目组全体成员努力，于2011年3月提交了报告。
一、本次工作的目的与任务
1、收集区域及井田地质及水文地质资料，开展必要的野外水文地质调查，重点是井田及周边井、泉、水文钻孔和采空区积水情况的调查；
2、分析井田水文地质条件及含水层、隔水层分布规律及特征；
3、分析矿井充水因素；
4、结合矿井实测水文地质资料、井下防治水设施布置和采空区分布、积水情况等编制相关水文地质图件；
5、分析矿井开采可能的水害类型及防治水难易程度；
6、对矿井水文地质类型进行科学的划分；
7、按照现行国家标准、规范及水文地质类型划分结论，提出主要水害类型和防治水工作建议。
二、报告编制主要依据
1、《煤矿防治水规定》（国家安全生产监督管理总局2009.12）
2、《煤矿防治水规定释义》（国家煤矿安全监察局2009.12）
3、《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GB12719-91）
4、《煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准》（MT/T1091-2008）
5、《山西省襄垣县三荆沟煤矿生产矿井地质报告》（山西太行矿业工程技术有限公司2007.06）
6、《山西省襄垣县三荆沟煤矿水害调查报告》（山西太行矿业工程技术有限公司2009.03）
7、《山西省襄垣县三荆沟煤矿水文地质补充勘探报告》（煤炭科学研究总院西安研究院2009.12）
8、《山西省襄垣县桃树煤矿水害调查报告》（山西地宝能源有限公司2009.03）
9、《山西省襄垣县花宝沟煤矿水害调查报告》（山西省煤炭地质114勘查院2009.03）
10、山西煤炭运销集团三元古韩荆宝煤业有限公司提供的其它有关地质及水文地质资料
本报告的完成得到了三元古韩荆宝煤业有限公司领导和地测部门技术人员的大力支持和帮助，在此表示衷心感谢！
第一章矿井及井田概况
第一节矿井及井田基本情况
山西煤炭运销集团三元古韩荆宝煤业有限公司，为省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室以晋煤重组办发[2009]30号文件批准的整合保留矿井，以原襄垣县古韩镇三荆沟煤矿，花宝沟煤矿，桃树煤矿，桃树天利煤业有限公司整合而来，整合后井田面积10.6112Km2。
三荆沟煤矿原为山西省襄垣县古韩镇镇办企业，始建于1969年，1970年投产，原设计生产能力21万吨/年，批采山西组3号煤层，2002年开始进行技术革新，实现了综采、综掘机械化，产量大幅提高，2005年实际产量达60万吨/年。
根据山西省国土资源厅2007年5月为该矿换发的采矿许可证（证号1400000722278）及生产许可证（证号X040405039Y3G2），三荆沟煤矿核定生产能力为60万吨/年,批采山西组3号煤层，面积3.1547km2，矿井开拓方式为主斜井、副立井、回风立井混合开拓，一个水平（+835m）生产。
矿井于2009年10月由山西煤炭运销集团兼并，作为主体保留矿井，继续开采。
花宝沟煤矿原为山西省襄垣县古韩镇镇办企业，始建于1996年，1998年正式投产，矿区面积2.3251km2，原设计生产能力为21万吨/年，批采山西组3号煤层。
建矿以来，历经两次移口，技改扩规，经晋煤行发（2004）974号文，矿井核定生产能力为90万吨/年，2005年实际产量达90万吨/年，采用主斜井、副立井、回风立井混合开拓，采用综采放顶煤，全部垮落法管理顶板。
矿井现为过渡关闭矿井，目前仍在开采。
桃树煤矿原为村办集体煤矿，始建于1984年，1988年投产，批采山西组3号煤层，采矿证号1400000430918，有效期至2007年7月，设计生产能力3万吨/年，2006年经核定生产能力15万吨/年，实际生产能力15万吨/年，矿区面积0.9228km2。
采用立井开拓，有主井、副井两个井筒，采用放顶煤分层开采，全部垮落法管理顶板，矿井于2009年12月关闭。
桃树天利煤业有限公司原为私营有限责任公司，始建于1996年，采矿证号为1400000331356，有效期至2006年11月，批采3号煤层，设计生产能力15万吨/年，2005年矿井实际生产能力15万吨/年，矿区面积0.3156km2，采用立井开拓，有主井、副井两个井筒，矿井于2009年10月关闭。
兼并重组整合后，矿井设计生产能力为120万吨/年，批准开采3号、15号煤层，开采标高为380～940m，现主要开采3号煤层，实际产量60万吨/年；矿井现开拓方式仍沿用原三荆沟煤矿系统，主斜井、副立井、回风立井混合开拓。
第二节位置与交通
一、位置
山西煤炭运销集团三元古韩荆宝煤业有限公司矿井位于山西省襄垣县古韩镇北西8km，沟南～后庄～北山垴～北马喊村一带，行政区划隶属襄垣县古韩镇管辖，地理坐标为：
东经112°56′54″～112°59′46″，北纬36°33′02″～36°35′07″。
根据山西省国土资源厅2009年11月24日发放的采矿许可证，证号为C1400002009111220044795，井田范围由15个坐标点连线圈定（表1-1）。
井田四邻：
东与阳泽河水库为邻；北与山西襄垣七一新发煤业有限公司为邻；西与公共井田为邻；南与山西煤炭运销集团三元鑫能煤业有限公司为邻，总体为一不规则的多边形，走向长2.5～3.8km，倾向宽1.2～4.2km，井田面积10.6112Km2（图1-1井田四邻关系示意图）。
山西襄垣七一新发煤业有限公司，矿区面积10.1832km2,属国营县办煤矿，1982年建矿，1984年投产，矿井设计生产能力90万吨/年，批准开采3号、15号煤层，现开采3号煤层，采用主斜井、副斜井、回风立井混合开拓，采用长臂式综采放顶煤采煤开采，矿井正常涌水量1920m3/d，最大涌水量为3600m3/d。
山西煤炭运销集团三元鑫能煤业有限公司，批采3号、15号煤层，现开采3号煤层，生产规模60万吨/年。
采用斜、立井混合开拓，采煤方法为走向长壁综采放顶煤方法开采，矿井正常涌水量2000m3/d，最大涌水量3600m3/d。
图1-1井田四邻关系示意图
二、交通条件
井田位于襄垣县城西北，东侧有榆黄公路从襄垣县通过，南侧有太焦铁路、襄垣－夏店城乡一级公路通过，西侧有太长高速公路于井田外1.5km穿过，有208国道经过夏店镇，通往太原，井田内有简易公路与县乡级公路相接。
矿井东南距襄垣县城8km，西南距夏店镇8km，北距太原约180Km，由矿区经公路、铁路，可通往全国各地，交通较为便利。
（见图1-2交通位置图）。
井田范围拐点坐标
表1-1
点号
1954年北京坐标系（6度带）
1980年西安坐标系（6度带）
X
Y
X
Y
1
4052323.00
19675221.00
4052274.59
19675152.45
2
4052198.00
19675208.00
4052149.59
19675139.45
3
4051701.00
19676280.00
4051652.60
19676211.46
4
4051458.00
19677323.00
4051409.60
19677254.47
5
4051490.00
19678333.00
4051441.60
19678264.47
6
4051503.87
19678759.60
4051455.48
19678691.07
7
4048498.00
19677828.00
4048449.59
19677759.48
8
4048498.00
19676554.00
4048449.58
19676485.48
9
4048773.00
19676406.00
4048724.58
19676337.47
10
4049459.00
19675044.00
4049410.58
19674975.46
11
4049866.44
19675030.48
4049818.02
19674961.95
12
4049880.00
19674492.00
4049831.58
19674423.46
13
4050293.00
19674490.00
4050244.58
19674421.46
14
4051338.00
19674600.00
4051289.59
19674531.45
15
4052323.00
19674900.00
4052274.59
19674831.45
图1-2交通位置图
第三节地形地貌
井田位于长治盆地北部低山丘陵区，被第四系黄土广泛覆盖，属黄土残塬～沟壑侵蚀地貌。
井田地势总体北高南低。
黄土残塬呈近东西向及南北向长条状，塬面平坦～缓坡，标高1043.80～950m之间；黄土沟壑深切，呈枝叉状，谷底标高950～930m。
塬面谷底间相对高差40～60，最大高差113.8m。
最高点位于后庄村西北，最低点位于马喊蓄水池东南部。
井口坐标如下（表1-2）：
井口坐标
表1-2
井口名称
井口坐标（北京54）
井口坐标（西安80）
井口标高（m）
井筒
倾角
X
Y
X
Y
主斜井
4049943.16
19676567..23
4049894.76
19676498.71
1022.94
12.5°
副立井
4050698.00
19676092.00
4050649.60
19676023.47
1019.37
90°
回风立井
4050497.61
19675794.80
4050449.21
19675726.27
990.79
90°
第四节气象、水文
本区属温带大陆季风气候，四季分明。
据襄垣县气象局统计，历年降水量433.2～814.31mm，年平均降水量532.8mm，降水多集中于7、8、9月份；历年蒸发量为1515.0～1914.7mm，年平均蒸发量1768.4mm，蒸发量大于降水量3倍多。
历年最低气温-29.1℃，最高气温为+38.1℃，平均为+9.5℃；历年平均相对湿度为64%；历年最多风向为西北风，最大风速为18m/s；无霜期134天；最大冻土深度为0.82m。
矿区属海河流域漳河水系，井田范围内无长年性流水，雨季沟谷中有短暂流水。
井田西侧有马喊蓄水池，面积75367m2，标高950m左右，历史最高洪水位线940.00m,一般情况水深2～3m，平均2.5m，蓄水量约188417m3，雨季最深6m，最干旱季节干涸，现由于干旱，水库仅存有极少量水；井田东侧有阳泽河水库，兴建于1960年，为一小型水库，集水面积30640m2，年均蓄水量887400m3。
第五节地震
据长治市史料记载，本区共发生3.0级以上有感地震50次，最大地震为1890年发生在武乡的5.5级地震，4级以上地震仅1次。
井田地处华北平原地震带和山西地震带之间，遭受周边地区强震波及较大，历史上临汾洪洞8级地震、磁县7.5级地震都曾严重波及井田。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），本区地震动峰值加速度为0.05g，相应地震烈度为Ⅵ度。
第六节矿井排水设施能力现状
一、三荆沟主体矿井
目前正常涌水量25m3/h，最大涌水量40m3/h。
井下现有中央水仓和采区水仓两个，中央水仓位于副立井底附近，采区水仓位于三采区2＃皮带下山及轨道下山底部，均设有主、副水仓，各采掘工作面的涌水,进入工作面临时水仓，或通过水沟自流至采区水仓，经水泵和管路排至中央水仓，再泵排至地面。
中央主水仓有效容量600m3，副水仓有效容量400m3，中央泵房备有4台80D-30×955KW型矿用水泵，每台水泵排水能力20m3/h，扬程210m，平时2台同时或交替工作，1台备用，1台检修；沿副立井井筒敷设2趟Φ89×4.5mm无缝钢排水管路，一趟工作，一趟备用，单管排水量20m3/h，井下最大排水能力40m3/h。
目前，该排水系统已不能满足矿井排水需要，矿方正在考虑更换排水系统，预计雨季前更换完毕。
采区深部水仓设计为主、副2个水仓，副水仓已投入使用，有效容量240m3，副水仓泵房备有3台D40-50×9110KW型，每台水泵排水能力46m3/h，扬程210m，平时一台工作，一台备用，一台检修；沿2#轨道下山—1#轨道下山—主运料大巷—中央水仓敷设一趟Φ108×4.5mm无缝钢排水管路，单管排水量40m3/h，该排水管直接将水排入副立井底中央水仓；另有2趟Φ89×4.5mm无缝钢排水管路，单管排水量20m3/h，一趟通往副立井底中央水仓，另一趟通往1#皮带下山底；采区主水仓正在进行掘进施工，设计有效容量560m3，投入使用后，采区主、副水仓联合使用。
目前生产工作面为三采区3303综采工作面，在3303工作面运输顺槽，随采面推进位置，布置有2台WQ30-459.2KW，1台WQ12.5-1007.5KW矿用水泵，敷设两趟Φ89mm×4.5mm，一趟Φ57mm×3.5mm无缝钢排水管路；沿回风顺槽布有1台WQ12.5-1007.5KW矿用水泵，敷设一趟Φ57mm×3.5mm无缝钢排水管路，单管排水量7m3/h，将工作面积水排至2#皮带下山，沿水沟流至采区水仓。
准备工作面为二采区3205工作面，在3205工作面运输顺槽及回风顺槽，各布有1台WQ30-459.2KW矿用水泵，分别敷设一趟Φ89×4.5mm型钢排水管路，将工作面水排至1#皮带下山，与1#皮带下山中排水管相联。
矿井采用双回路供电，共设三个地面变电所，电压等级均为10KV。
一路为553回路，电源引自襄垣110KV变电站，供电距离7Km；另一路为572回路，电源引自后庄350KV变电站，供电距离2km，架空线规格LGJ－240mm2,一路运行，一路备用。
井下供电为10KV电压等级，电缆MYJV22-3×185mm2共三趟，设KBSG-500/10/0.69型和KBSG-31.5/10/0.69变压器各一台。
井底变电所设KYGC-10F高压配电装置8台，采区水泵房设采区变电所，三趟电缆为MYJV22-3×185mm2。
按目前涌水量估算，矿井24小时正常涌水量600m3，最大涌水量960m3，现有工作水泵能力在20小时内不能排出矿井24小时正常涌水量；备用水泵能力，仅达工作水泵能力的50％；现有工作水管能力20小时内仅能排出水量400m3，这些圴不符合《煤矿防治水规定》要求，建议增配或更换排水设备。
矿井主要水仓，采区水仓均符合《煤矿防治水规定》第五十八条、第六十条要求，具有一定抗灾能力，现开采煤层顶底板含水层均为弱含水层，涌水量小，排水设备不能满足疏水降压的要求，建议更换主排水设备，并考虑开采下组煤时的新增矿井涌水量，给予适当的安全系数。
二、过渡关闭矿井花宝沟
目前正常涌水量40m3/h，最大涌水量60m3/h。
现有中央水仓和采区水仓两个，中央水仓位于副立井底和辅助运输大巷的连接处，采区水仓位于北翼风井底部附近，均设有主、副水仓，另外在0801工作面和0802工作面设有工作面水仓。
中央主水仓有效容量2500m3，副水仓有效容量1400m3，中央泵房备有3台150D-30×9型离心水泵，电机功率55KW，额定扬程270m，额定流量143m3/h，平时一台工作，一台备用，一台检修；沿副立井井筒敷设两趟DN80mm，一趟DN150mm钢管至地面，排水量150m3/h，一趟工作，两趟备用。
采区主水仓有效容量2600m3，副水仓有效容量1500m3，采区水泵房备有2台MD155-67×9型离心水泵，电机功率400KW，额定流量128m3/h。
沿轨道下山、皮带下山各布有一趟Φ89mm×3.5mm无缝钢排水管，单管排水量20m3/h。
在地面井口附近建有两个静压水池，容量均为600m3。
矿井10kV变电所采用双回路电源，一路为553回路，电源引自襄垣110KV变电站，供电距离7Km；另一路为556回路，电源引自襄垣110kV变电站，供电距离7Km，架空线规格为LGJ-240，一路运行，一路备用。
井下供电为10KV电压等级，下井电缆沿主斜井敷设至井下中央变电所，采用2趟MY型矿用电缆，截面积为3×70＋1×25mm2，长度为760m。
井下中央变电所内装设11台BFP43-10kV型开关柜。
矿井主要水仓，采区水仓均符合《煤矿防治水规定》第五十八条、第六十条要求，具有一定抗灾能力，但水泵、水管排水能力不符合《煤矿防治水规定》要求，应予以更换或增配。
三、已关闭矿井桃树煤矿、桃树天利煤业有限公司
据调查桃树煤矿，关闭前矿井正常涌水量60m3/d，最大涌水量80m3/d。
在副立井井底与运输大巷连接处设有中央水仓，主水仓有效容量300m3副水仓有效容量200m3，水泵房备有D12-25×918.5KW离心式水泵3台，扬程225m，排水能力37.5m3/h，一台工作，一台备用，一台检修。
据调查桃树天利煤业有限公司矿井，关闭前矿井正常涌水量30m3/d，最大涌水量40m3/d。
中央主水仓有效容量200m3，副水仓有效容量100m3，因矿井关闭较早，又为私营企业，资料管理不善，现无法收集到有关资料。
第二章以往地质和水文地质工作评述
第一节勘查阶段地质和水文地质工作评述
一、预查阶段
五十年代初，地矿部华北地质局曾在本区进行过l：
5万地质调查。
调查结果初步确定了地层层序，大致了解了本区含煤地层情况。
二、普查阶段
1、1954年地矿部华北地质局213地质队在襄垣～昔阳一带进行了煤田地质普查，填制1：
5万地形地质图2003km2，并施工了4个普查钻孔，钻探工程量475.14m，提交有《山西省襄垣县～昔阳县间煤田地质普查报告》（杨敬之、王水，1955.3）。
该次施工钻孔未见完整的原始编录资料，钻孔未作测井及系统孔斜测量，资料可供参考使用。
2、1957～1958年，煤炭部华北煤田地质局114队，在包括井田范围在内的襄垣矿区南起夏店，北到武乡温庄，南北长约40km，东西宽约11km，面积411km2范围内进行煤田地质普查，填制有1：
1万地形地质图，并施工钻孔17个，钻探工程量3680.59m，于1959年4月提交了《山西省沁水盆地襄垣矿区普查勘探地质报告》，于1962年6月省煤炭工业管理局以5号决议书批准。
该报告在800m以浅范围内求得煤炭资源总量248585万吨。
此次施工的202号、普5、普3、普7孔位于井田内，钻探甲级，未测井，未进行钻孔综合评级，资料可供利用。
三、详查阶段
1977年～1984年，煤田144队、148队和114队在襄垣矿区南起夏店，北到下良河，面积约217.5km2范围内进行了详查，施工钻孔79个，钻探工程量40275.6m，并进行了测井，地震勘探。
由114队于1984年11月提交了《山西省沁水煤田襄垣矿区夏店勘探区详查地质报告》，于1985年6月获得批准。
批准总资源储量132080万吨，其中A+B+C级113416.7万吨。
按煤种：
贫煤110695万吨，瘦煤21385万吨。
本次施工质量较高，1302孔、1502孔、1503孔位于井田内，另有1102孔、1303孔位于井田外西南侧，钻孔质量甲级4个，乙级1个。
四、勘探阶段
2006年10月～12月底，山西太行矿业工程技术有限公司在井田西部施工钻孔3个，钻探工程量1568.77m，其中水文孔1个（孔深671.76m），测井1539.2m。
并根据原详查资料（取详查钻孔8个）和本次3个钻孔资料，对三荆沟煤矿批采范围内资源储量进行了估算，于2007年5月提交了《山西省襄垣县三荆沟煤矿资源储量核查地质报告》,并由山西省国土资源厅批准备案。
加强了钻孔简易水文地质工作，钻孔质量均为甲级，收集了本区及邻区的相关水文地质资料，进行了专门抽水试验工作，ZSK1号水文孔分别对上、下石盒子组、山西组太原组、峰峰组进行了分层抽水试验，取得了单位涌水量、渗透系数、水质等水文地质参数，可以参考利用。
该报告资料收集齐全，对矿
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